KR100312367B1 - Mobile communication device and method - Google Patents
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Abstract
이동체 통신장치, 특히 비교적 광범위의 출력전력 범위를 필요로 하며, 또한 고주파증폭부에 리니어리티를 요하는 디지탈 변조방식을 채용하는 이동체 무선통신장치 및 방법에 관한 것으로써, 고주파전력 증폭기에 있어서의 소출력 전력시의 선형성을 대출력전력시의 선형성과 마찬가지로 유지할 수 있게 하기 위해, 소전력출력시에는 고주파 전력 증폭기로의 입력신호전력을 감쇠기로 작게하고, 이것에 의해 저하하고자 하는 송신신호전력은 고주파전력 증폭기의 이득을 송신전력 제어회로를 거쳐서 올리는 것에 의해 보상하고, 이 상태에서 고주파 전력 증폭기는 대전력 출력시와 마찬가지로 트랜지스터의 선형영역에서 동작가능하게 된다.A mobile communication device, particularly a mobile radio communication device and method employing a digital modulation method requiring a relatively wide range of output power and requiring linearity in a high frequency amplification part, is a small output power in a high frequency power amplifier. In order to maintain the linearity of the time as in the case of the large output power, the input signal power to the high frequency power amplifier is reduced by the attenuator at the time of small power output, whereby the transmission signal power to be reduced is reduced by the high frequency power amplifier. The gain of is compensated for by raising it through the transmission power control circuit, and in this state, the high frequency power amplifier becomes operable in the linear region of the transistor as in the case of large power output.
이것에 의해, 송신전력사용범위의 전역에 걸쳐 증폭기의 선형성이 보증된다.This ensures linearity of the amplifier over the entire range of transmission power usage.
Description
제1도는 본 발명의 1실시예에 관한 휴대전화기의 블럭도.1 is a block diagram of a cellular phone according to an embodiment of the present invention.
제2도는 제1도의 실시예중의 고주파 전력증폭기의 1예를 도시한 MOS 트랜지스터의 회로도.FIG. 2 is a circuit diagram of a MOS transistor showing an example of a high frequency power amplifier in the embodiment of FIG.
제3도a 및 제3도b는 각각 제1도의 실시예에 있어서의 감쇠기의 1예를 도시한 회로도와 감쇠기의 동작특성도.3A and 3B are a circuit diagram showing an example of an attenuator in the embodiment of Fig. 1 and an operation characteristic diagram of the attenuator, respectively.
제4도a 및 제4도b는 각각 고주파 전력증폭기의 출력전력을 송신전력 검출회로 및 송신전력 제어회로의 루프를 거쳐서 피드백제어하고 고주파 전력증폭기의 입력전력을 감쇠기로 제어하는 제1도의 실시예의 주요부를 도시한 블럭도와 그 동작 특성을 설명하기 위한 특성도.4A and 4B respectively show the feedback control of the output power of the high frequency power amplifier through the loop of the transmission power detection circuit and the transmission power control circuit and control the input power of the high frequency power amplifier with the attenuator. A block diagram showing the main parts and a characteristic diagram for explaining the operation characteristics thereof.
제5도는 고주파 전력증폭기의 출력신호에 소정의 전력을 얻기 위해 상대적으로 큰 제어전압을 인가한 경우와 상대적으로 작은 제어전압을 인가한 경우에 있어서의 직렬 3단의 파워 MOSFET 전체에 있어서의 Vgs-Id특성을 도시한 설명도.5 shows the Vgs- in all three stage power MOSFETs when a relatively large control voltage and a relatively small control voltage are applied to the output signal of the high frequency power amplifier. Explanatory drawing which shows Id characteristic.
제6도는 본 발명의 실시예에 있어서 고주파증폭기의 5%변조입력전력을 -3d Bm과 +3dBm으로 전환했을 때의 AM변조출력%를 도시한 설명도.FIG. 6 is an explanatory diagram showing AM modulated output% when the 5% modulated input power of the high frequency amplifier is switched to -3d Bm and + 3dBm in the embodiment of the present invention.
제7도는 본 발명의 다른 실시예에 관한 휴대전화기의 블럭도.7 is a block diagram of a cellular phone according to another embodiment of the present invention.
제8도a 및 제8도b는 각각 제7도의 실시예에서 사용하는 프리앰프의 1예의 회로도와 그 동작특성도.8A and 8B are circuit diagrams and operation characteristic diagrams of an example of a preamplifier used in the embodiment of FIG. 7, respectively.
제9도a 및 제9도b는 각각 고주파 전력증폭기의 출력전력을 송신전력 검출회로 및 송신전력 제어회로의 루프를 거쳐서 피드백제어하고 고주파 전력증폭기의 입력전력을 프리앰프로 제어하는 상기 다른 실시예의 주요부를 도시한 블럭도와 그 동작설명특성도.9A and 9B show feedback control of the output power of the high frequency power amplifier through a loop of the transmission power detection circuit and the transmission power control circuit, respectively, and the input power of the high frequency power amplifier to the preamplifier. A block diagram showing the main part and its operational explanatory characteristic diagram.
제10도는 셀룰러 전화시스템의 개략설명도.10 is a schematic illustration of a cellular telephone system.
제11도a 및 제11도b는 각각 스펙트럼확장과 AM변조출력%의 관계예를 도시한 특성도.11A and 11B are characteristic diagrams showing examples of the relationship between spectral expansion and AM modulated output%, respectively.
제12도는 MOS 트랜지스터의 Vgs-Id특성의 1예를 도시한 도면.Fig. 12 is a diagram showing one example of the Vgs-Id characteristic of the MOS transistor.
제13도는 고주파 전력증폭기의 동작왜곡을 AM변조출력%로 평가한 1예를 도시한 특성도.FIG. 13 is a characteristic diagram showing one example in which the operating distortion of a high frequency power amplifier is evaluated in% AM modulation output power. FIG.
제14도는 제6도 및 제13도의 계측상태를 개략적으로 도시한 모식도.FIG. 14 is a schematic diagram schematically showing the measurement states of FIGS. 6 and 13; FIG.
본 발명은 이동체 통신장치, 특히 비교적 광범위의 출력전력범위를 필요로 하며 또한 고주파 증폭부에 선형성을 필요로 하는 디지탈변조방식을 채용하는 이동체 무선통신장치 및 방법에 관한 것으로서, 예를 들면 셀룰러 전화시스템에서 사용되는 자동차 탑재용 전화기나 휴대용 무선전화기(이하, 휴대전화기라고도 한다)에 적용해서 유효한 이동체 통신기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to mobile communication devices, particularly mobile radio communication devices and methods employing a digital modulation scheme requiring a relatively wide range of output power and requiring linearity at high frequency amplification units, for example cellular telephone systems. The present invention relates to an effective mobile communication technology applied to an automobile-mounted telephone or a portable wireless telephone (hereinafter also referred to as a cellular telephone) used in the present invention.
휴대전화기는 시스템에 할당된 유한의 주파수자원 중에서 가능한한 많은 가입자를 수용하기 위해 전파가 너무 멀리 전파되지 않도록 송신전력이 제한되고, 거리적으로 떨어진 장소에서 즉 다른 셀내에 있어서 동일한 주파수를 이용가능하게 하는 기술이 기본으로 되어 있다. 이와 같은 휴대전화기에 있어서 송신측의 출력 전력의 크기는 송신자와 수신자의 거리나 그들간의 전기적 통신환경에 의해 결정되고 있다. 즉, 제10도에 도시한 1개의 기지국에 착안한 셀룰러 전화시스템을 예로 설명하면, 서로 전기적 통신환경적으로 가까운 기지국(103)과 휴대전화기(101) 사이의 통신에서 송신전력은 필요한 범위내에서 작게 되고, 휴대전화기(102)와 같이 기지국(103)과의 거리가 긴 경우, 기지국(103)과 휴대전화기(102)의 통신전력은 크게 된다. 그 때문에, 각각의 송신기(101), (102)에 있어서 예를 들면 약 20dB의 폭으로 송신출력전력의 제어가 필요하게 된다. 그리고, 각각의 송신기(101), (102)가 어떤 레벨의 송신전력을 사용해서 송신할지는 기지국에서 송신되어 오는 수신파에 포함되는 신호 즉 송신전력정보의 지시에 따라서 선택된다. 이와 같은 송신전력의 제어는 예를 들면 비교적 가까운 송수신거리에서는 불필요하게 큰 송신전력에 의해 다른 지역에서 통신하고자 하는 기기로의 영향을 최소한으로 하는 것이나 불필요하게 큰 송신전력에 의한 송신기의 전원전지의 소모를 최소한으로 해서 한정된 전지용량에서의 통신시간을 보다 길게 하는 것을 목적으로 하고 있다.Cell phones are limited in transmit power so that radio waves do not propagate too far in order to accommodate as many subscribers as possible among the finite frequency resources allocated to the system, making the same frequency available in remote locations, ie in different cells. The technique is based on. In such a mobile phone, the magnitude of the output power of the transmitting side is determined by the distance between the sender and the receiver or the electrical communication environment therebetween. That is, a cellular telephone system focusing on one base station shown in FIG. 10 will be described as an example. In the communication between the base station 103 and the cellular phone 101 which are close to each other in an electrical communication environment, the transmission power is within a necessary range. When the distance from the base station 103 is long, such as the mobile telephone 102, the communication power between the base station 103 and the mobile telephone 102 becomes large. Therefore, in each of the transmitters 101 and 102, it is necessary to control the transmission output power in a width of about 20 dB, for example. And what level of transmission power each of the transmitters 101 and 102 transmits is selected in accordance with the signal included in the reception wave transmitted from the base station, that is, the transmission power information. Such control of the transmission power minimizes the influence on the device to communicate in another area due to unnecessarily large transmission power, for example, at relatively close transmission / reception distances, or consumes power supply of the transmitter battery due to unnecessarily large transmission power. The aim is to make the communication time longer with a limited battery capacity as a minimum.
이와 같은 송신전력의 제어에 대해서 기재된 문헌의 예로서는 1991년 10월 1일 공개의 일본국 특허공개공보 평성3-229526호, 1992년 2월 7일 공개의 일본국 특허공개공보 평성4-37323호가 있다.Examples of documents described for such control of transmission power include Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-229526, published on October 1, 1991, and Japanese Patent Publication No. 4-37323, published on February 7, 1992. .
상기와 같은 송신전력의 제어는 송신기의 고주파 전력증폭기의 이득을 제어하는 것에 의해 간단히 실현할 수 있지만, 그 경우에 출력전력의 단순한 이득제어만을 실행하는 것이라면 고주파 전력증폭기의 입력신호전력이 고정인 것에 기인해서 그 증폭기에 있어서의 소출력전력시의 선형성과 대출력전력시의 선형성의 양쪽을 양립시키는 것이 곤란하게 되어 변조출력신호가 인접채널과 간섭할 염려가 있는 것이 본 발명자에 의해 발견되었다.The above-described control of the transmission power can be easily realized by controlling the gain of the high frequency power amplifier of the transmitter. However, in this case, if only the simple gain control of the output power is executed, the input signal power of the high frequency power amplifier is fixed. It has been found by the present inventors that it is difficult to make both the linearity at the time of low output power and the linearity at the time of large output power in the amplifier, and the modulation output signal may interfere with the adjacent channel.
즉, 셀룰러 전화시스템에 있어서는 1개의 송신신호(1개의 변조신호)의 협대협화에 의해서 인접채널과의 간섭을 방지하는 것이 필요하고, 그를 위해서 반송주파수를 중심으로 한 사이드로브의 주파수와 각 주파수의 신호전력의 분포를 나타내는 주파수 스펙트럼의 형상이 제1도a와 같이 규정되고, 그 형상에 의해서 규정되는 상한전력을 초과하지 않는 것이 송신신호에 요구된다. 인접채널과의 간섭을 작게 하는데 적합한 변조방식으로서 GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying)변조 또는 π/4 QPSK변조 등이 채용된다. 또, 그와 같은 주파수 스펙트럼의 규격을 만족시키기 위해서 고주파 전력증폭기는 사용전력범위에서 입력전력에 대한 출력전력의 선형성이 있어야 한다. 그러나, 소전력출력시에 있어서의 반도체소자의 비선형특성에 의해서 사용전력의 전체범위에서 충분한 선형성을 얻는 것은 곤란하다. 예를 들면, 제12도에 도시되는 바와 같이, MOS 트랜지스터의 게이트와 소오스간 전압 Vgs에 대한 드레인전류Id의 관계는 비포화영역에 있어서도 게이트와 소오스간 전압 Vgs가 비교적 작을 때에는 현저하게 비선형으로 된다(B급 증폭). 따라서, 이와 같은 MOS 트랜지스터에 대한 게이트 바이어스전압의 제어에 의한 고주파 전력증폭기의 이득제어에 있어서 상기 MOS 트랜지스터의 게이트 바이어스전압이 낮게 되어 소전력을 출력하고자 할 때, 그 게이트에 입력신호가 전달되어 오면 출력신호파형이 왜곡되어 버린다. 이와 같은 왜곡에 의해서 송신신호는 주파수 스펙트럼의 규격을 이탈한다.That is, in a cellular telephone system, it is necessary to prevent interference with an adjacent channel by narrow negotiation of one transmission signal (one modulation signal). For that purpose, the frequency of the side lobe centering on the carrier frequency and each frequency The shape of the frequency spectrum representing the distribution of signal power is defined as shown in FIG. 1A, and the transmission signal is required not to exceed the upper limit power defined by the shape. As a modulation method suitable for reducing interference with adjacent channels, GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) modulation or π / 4 QPSK modulation is employed. In addition, in order to satisfy the specification of such a frequency spectrum, the high frequency power amplifier must have a linearity of the output power with respect to the input power in the operating power range. However, it is difficult to obtain sufficient linearity over the entire range of the use power due to the nonlinear characteristics of the semiconductor element at the time of low power output. For example, as shown in FIG. 12, the relationship of the drain current Id to the gate-source voltage Vgs of the MOS transistor becomes remarkably nonlinear even when the gate-source voltage Vgs is relatively small even in the unsaturated region. (Class B amplification). Therefore, in the gain control of the high frequency power amplifier by controlling the gate bias voltage of the MOS transistor, when the gate bias voltage of the MOS transistor is lowered to output small power, the input signal is transmitted to the gate. The output signal waveform is distorted. Due to such distortion, the transmission signal deviates from the standard of the frequency spectrum.
제13도에는 증폭기의 선형성을 평가하는 파라미터의 하나인 AM변조출력%가 도시된다. 동일 도면에 도시되는 특성은 제14도에 도시되는 바와 같이, 실리콘 MOS 트랜지스터를 사용해서 구성된 고주파 전력증폭기에 915MHz의 송신파로 10kHz의 5%진폭변조를 실행한 신호를 입력하고, 상기 증폭기의 이득제어 단자전압을 조정해서 출력전력에 원하는 이득을 얻도록 하고, 그 중에 어느 정도의 10kHz의 진폭변조성분이 있는지를 측정한 것이다. 예를 들면, 게이트 바이어스전압이 작게 된 B급증폭과 게이트 바이어스전압이 크게 된 A급증폭(제12도참조)를 비교한 경우, A급증폭은 입력의 전주기에 걸쳐서 드레인전류가 흐르므로 증폭출력진폭에 있어서 차지하는 변조성분이 B급증폭보다 작게, 즉 증폭변조신호의 왜곡이 작게 된다. 이것에 의해 명확한 바와 같이, 상기 AM변조출력%는 그 값이 클수록 변조신호의 왜곡이 큰 것을 의미한다. AM변조출력%의 값이 크다는 것은 상기 주파수 스펙트럼의 규격에서 벗어나는 주파수성분이 많다는 것과 등가인 것을 본 발명자들은 발견하였다. 이것은 제11도b에 도시되는 경향에서도 명확하며, AM변조출력%가 크게 될수록 스펙트럼 확장부분의 출력전력이 바람직하지 않게 크게 된다. 제13도에 있어서는 입력신호전력이 3dBm(dBm은 출력전력 1밀리와트를 OdBm으로 하는 데시벨의 절대값기호로서 이해하기 바란다)와 -3dBm의 경우가 대표적으로 도시된다. 휴대전화기의 상기 주파수 스펙트럼 등의 사양을 만족시키기 위해, AM변조출력%와 같은 파라미터는 송신전력 사용범위내(제13도의 경우는 15dBm~35dBm)에서 일정한 사용한계 이하로 해야 하지만, 도면의 사선부에서는 사양을 만족시키고 있지 않은 것이 본 발명자들에 의해서 명확하게 되었다. 따라서, 제13도에 따르면, 입력신호전력이 3dBm으로 고정되어 있는 경우, 비교적 출력전력이 작은(MOSFET의 게이트 바이어스전압이 작고 전력증폭율이 작은) 때에는 그 파형이 왜곡되어 버리는 것이 발견되었다. 그렇지만, 제13도의 -3dBm과 같이 과도하게 고주파 전력증폭기의 입력신호전력을 낮추어 AM변조출력%를 개선하고자 하면, 고주파 전력 증폭기의 이득한계에서 필요한 크기의 출력전력이 얻어지지 않게 된다.Fig. 13 shows AM modulated output% which is one of the parameters for evaluating the linearity of the amplifier. As shown in Fig. 14, as shown in Fig. 14, a signal subjected to a 5% amplitude modulation of 10 kHz with a transmission wave of 915 MHz is input to a high frequency power amplifier constructed using a silicon MOS transistor, and gain control of the amplifier is performed. The terminal voltage is adjusted to obtain the desired gain in the output power, and the amount of amplitude modulation component of 10 kHz is measured. For example, if a class B amplifier with a small gate bias voltage is compared with a class A amplifier with a large gate bias voltage (see Fig. 12), the class A amplifier is amplified because the drain current flows through the entire input cycle. The modulation component occupied in the output amplitude is smaller than the Class B amplification, that is, the distortion of the amplified modulated signal is small. As is apparent from this, the AM modulated output% means that the larger the value, the larger the distortion of the modulated signal. The inventors have found that a large value of the AM modulated output% is equivalent to that of many frequency components which deviate from the specification of the frequency spectrum. This is also evident in the tendency shown in Fig. 11B, and as the AM modulated output% becomes larger, the output power of the spectral extension becomes undesirably large. In FIG. 13, the case where the input signal power is 3 dBm (dBm is understood as an absolute value symbol of decibels in which 1 milliwatt of output power is OdBm) and -3 dBm are representatively shown. In order to satisfy the specifications such as the frequency spectrum of the cellular phone, the parameter such as the AM modulated output% should be below a certain limit within the transmission power use range (15 dBm to 35 dBm in the case of FIG. 13). It is clear by the present inventors that the specification does not satisfy the specification. Therefore, according to FIG. 13, when the input signal power is fixed at 3 dBm, the waveform is found to be distorted when the output power is relatively small (the gate bias voltage of the MOSFET is small and the power amplification factor is small). However, if the input signal power of the high frequency power amplifier is lowered to improve the AM modulation output%, such as -3dBm in FIG. 13, the output power of the required size is not obtained in the gain limit of the high frequency power amplifier.
이와 같이, 큰 송신전력에서 작은 송신전력까지를 사용하고, 또한 송신신호가 증폭기의 선형성을 필요로 하는 변조방식을 취하는 경우, 고주파 전력증폭기의 이득을 변경해서 원하는 출력전력을 얻을 때에 입력신호전력을 고정으로 하는 구성에서는 일반적으로 소전력출력시에 반도체의 비선형특성에 의해 전력증폭계 전체로서의 충분한 선형성을 얻을 수 없다. 전력증폭기의 이득제어의 기술은 Mitzlaff의 미국특허 5, 307, 512호(1994년 4월 26일발행)에도 개시되어 있다.As described above, in the case of using a large transmission power to a small transmission power and using a modulation scheme in which the transmission signal requires the linearity of the amplifier, the input signal power is changed when the gain of the high frequency power amplifier is changed to obtain the desired output power. In a fixed configuration, in general, sufficient linearity as a whole power amplifier cannot be obtained due to the nonlinear characteristics of the semiconductor at the time of low power output. Techniques for gain control of power amplifiers are also disclosed in US Patent Nos. 5, 307, 512 to April 26, 1994, issued by Mitzlaff.
본 발명의 목적은 고주파 전력증폭기에 있어서의 소출력전력시의 선형성을 대출력전력시의 선형성과 마찬가지로 유지할 수 있는 이동체 통신장치 및 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a mobile communication apparatus and method capable of maintaining the linearity at the time of a small output power in a high frequency power amplifier similarly to the linearity at the time of a large output power.
본 발명의 다른 목적은 비교적 광범위한 출력전력범위를 갖고, 또한 고주파증폭부에 선형성을 필요로 하는 디지탈 변조방법을 채용할 때의 변조출력신호가 인접채널과 간섭할 우려를 방지할 수 있는 이동체통신장치 및 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is a mobile communication device that has a relatively wide output power range and can prevent the possibility that the modulated output signal interferes with an adjacent channel when adopting a digital modulation method requiring linearity in a high frequency amplifier. And a method.
본 발명의 또 다른 목적은 고품질인 통신을 실행할 수 있는 디지탈 통신방법의 이동체 무선장치 및 그 통신방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a mobile radio apparatus of a digital communication method capable of performing high quality communication, and a communication method thereof.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부도면에서 명확하게 될 것이다.The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
본원에서 개시되는 발명 중 대표적인 형태의 개요를 간단히 설명하면 다음과 같다.Brief descriptions of representative forms of the inventions disclosed herein are as follows.
송신전력을 제어하기 위해 변조신호를 전력증폭하는 고주파 전력증폭기를 구비한 이동체 무선통신장치는 기지국과 같은 외부에서 송신되어 오는 수신파에 포함되는 지시, 즉 송신전력정보가 상기 고주파 전력증폭기의 출력전력을 상대적으로 작게 하는 지시인 것, 예를 들면 소정의 송신전력 이하인 것으로 하는 지시에 따라서 상기 고주파 전력증폭기로의 입력신호전력을 저하시키는 수단과 상기 신호전력 저하수단으로부터의 저하입력 신호전력에 응답해서 상기 고주파 전력증폭기의 이득을 증대시키는 이득증가수단을 포함한다.A mobile radio communication apparatus having a high frequency power amplifier that amplifies a modulated signal to control the transmission power includes an instruction included in a received wave transmitted from the outside such as a base station, that is, the transmission power information is output power of the high frequency power amplifier. Means for lowering the input signal power to the high frequency power amplifier and the lowered input signal power from the signal power lowering means in accordance with an instruction to relatively reduce? And gain increasing means for increasing the gain of the high frequency power amplifier.
상기 입력신호전력을 저하시키는 수단은 고주파 전력증폭기의 입력단 즉 변조기의 출력단에 배치된 감쇠기를 포함한다. 그 대신, 상기 저하수단은 변조기의 출력전력을 미리 작게 해두고, 상기 송신전력정보에 따라서 변조기의 출력을 전력증폭하는 프리앰프를 포함한다.The means for lowering the input signal power includes an attenuator disposed at the input of the high frequency power amplifier, i.e. at the output of the modulator. Instead, the deterioration means includes a preamplifier that makes the output power of the modulator small in advance and amplifies the output of the modulator in accordance with the transmission power information.
통신거리 등의 통신환경에 따라서 송신전력을 증감제어하는 송신전력 제어회로는 외부에서 송신되어 오는 수신파에 포함되는 지시에 따라서 고주파 전력증폭기의 출력전력을 여러 레벨중에서 선택해서 지시하는 제어수단, 고주파 전력증폭기의 출력전력을 검출하는 수단 및 검출수단으로 검출되는 전력을 상기 제어수단으로부터의 지시에 따른 전력과 일치시키도록 고주파 전력증폭기의 이득을 제어하는 송신 전력 제어수단을 포함하고, 상기 이득증가수단을 구성한다.The transmission power control circuit for increasing and decreasing the transmission power according to the communication environment such as the communication distance is a control means for selecting and instructing the output power of the high frequency power amplifier from various levels according to the instructions included in the received wave transmitted from the outside. Means for detecting the output power of the power amplifier and transmission power control means for controlling the gain of the high frequency power amplifier to match the power detected by the detection means with the power according to the instruction from the control means, wherein the gain increasing means Configure
또, 본 발명의 구체적인 형태에 따른 이동체 통신장치는 안테나, 안테나에서 수신한 수신신호를 복조하는 고주파 수신회로, 안테나에서 송신할 송신신호를 변조하는 변조회로, 변조회로의 출력에 따라서 안테나를 여진시키는 고주파 전력증폭기, 고주파 전력증폭기의 출력전력을 검출하는 송신전력 검출회로, 송신전력 검출회로로 검출된 전력을 송신할 전력과 일치시키도록 고주파 전력증폭기의 제어전압을 형성하는 송신전력 제어회로 및 외부에서 송신되어 오는 수신파에 포함되는 신호의 지시에 따라서 상기 송신전력 제어회로에 송신전력레벨의 지시를 부여하는 데이타 처리장치를 포함하고, 상기 데이타 처리장치가 송신전력 제어회로에 부여하는 송신할 전력의 지시가 소정 전력레벨 이하인 것에 응답해서 상기 고주파전력, 상기 고주파 전력증폭기를 구성하는 적어도 1개의 MOS 트랜지스터회로 및 상기 소정전력레벨 이하의 지시에 응답해서 MOS 트랜지스터 증폭기의 게이트 바이어스를 제어하기 위한 상기 송신전력 제어회로에 포함된 바이어스 제어수단을 포함한다. 상기 신호 전력 저하수단은 상기 데이타 처리장치에서 인가되는 제어신호에 따라서 변조신호의 전력을 감쇠시켜 고주파 전력증폭기로 출력하는 감쇠기 또는 상기 데이타 처리장치에서 인가되는 제어신호에 따른 이득으로 변조신호를 전력증폭해서 고주파 전력증폭기로 출력하는 프리앰프를 포함한다.In addition, a mobile communication apparatus according to a specific aspect of the present invention includes an antenna, a high frequency reception circuit for demodulating a received signal received by an antenna, a modulation circuit for modulating a transmission signal to be transmitted by the antenna, and an excitation of the antenna in accordance with an output of the modulation circuit. A high frequency power amplifier, a transmission power detection circuit for detecting output power of the high frequency power amplifier, a transmission power control circuit for forming a control voltage of the high frequency power amplifier so as to match the power detected by the transmission power detection circuit with the transmission power, and And a data processor for giving an instruction of a transmit power level to the transmit power control circuit in accordance with an instruction of a signal included in the received wave to be transmitted. The high frequency power and the high frequency power in response to an indication being below a predetermined power level. By at least one MOS transistor circuit constituting the aeration, and in response to the instruction of the predetermined power level or less it includes a bias control means included in the transmission power control circuit for controlling the gate bias of the MOS transistor amplifier. The signal power lowering means amplifies the modulated signal according to a control signal applied from the data processing device and outputs the modulated signal to a high frequency power amplifier or amplifies the modulated signal with a gain according to a control signal applied from the data processing device. And a preamplifier for outputting to a high frequency power amplifier.
상기 이동체 통신장치의 구성에 의하면, 소정의 소전력출력시에는 고주파 전력증폭기로의 입력신호전력을 작게 하고, 이것에 의해서 저하시키고자 하는 송신출력전력은 상기 고주파 전력증폭기의 이득을 높이는 것에 의해서 보상된다. 이 상태에 있어서, 고주파 전력증폭기는 대전력출력시에 가까운 트랜지스터의 선형영역에서 동작가능하게 된다. 이것이 소전력출력시에 있어서도 고주파 전력증폭기에 있어서의 증폭동작의 선형성을 달성하고, 즉 송신전력 사용범위의 전체영역에 걸쳐서 상기 증폭기의 선형성을 보증하므로서 비교적 광범위의 출력전력범위를 갖고, 또한 고주파증폭부에 선형성을 필요로 하는 디지탈변조방법을 채용할 때의 변조출력신호가 인접채널과 간섭하는 것을 방지한다.According to the configuration of the mobile communication apparatus, the input signal power to the high frequency power amplifier is reduced at a predetermined low power output, and the transmission output power to be reduced by this is compensated by increasing the gain of the high frequency power amplifier. do. In this state, the high frequency power amplifier is operable in the linear region of the transistor close to the high power output. This achieves a linearity of amplification operation in the high frequency power amplifier even at a low power output, i.e., guarantees the linearity of the amplifier over the entire range of the transmission power use range, and thus has a relatively wide output power range, and also a high frequency amplification. The modulation output signal at the time of adopting the digital modulation method requiring linearity in the negative portion is prevented from interfering with the adjacent channel.
상기 변조신호 출력저하수단에 있어서 감쇠기를 채용하는 경우에는 제4도a 및 제4도b에 예시되는 바와 같이, 고주파 전력증폭기의 출력전력을 소정전력보다 작게 해야 할 때에는 감쇠기에 의한 감쇠율을 크게 한다. 프리앰프를 채용하는 경우에는 제9도a 및 제9도b에 도시되는 바와 같이, 고주파 전력증폭기(11)의 출력 전력을 소정전력보다 작게 할 때 프리앰프의 전력증폭율을 낮추도록 한다. 변조기의 출력전력은 전자의 경우에 상대적으로 크게, 후자의 경우에 상대적으로 작게 된다. 임피던스맵핑 및 선형성의 고려라는 점에서 전자쪽이 회로구성은 간소화된다.When the attenuator is employed in the modulation signal output lowering means, as illustrated in FIGS. 4A and 4B, when the output power of the high frequency power amplifier must be smaller than a predetermined power, the attenuation rate by the attenuator is increased. . In the case of employing the preamplifier, as shown in FIGS. 9A and 9B, when the output power of the high frequency power amplifier 11 is smaller than the predetermined power, the power amplifier ratio of the preamplifier is reduced. The output power of the modulator is relatively large in the former case and relatively small in the latter case. In terms of impedance mapping and linearity considerations, the circuit configuration is simplified on the electronic side.
제어수단 또는 데이타 처리장치로부터의 지시에 따른 출력전력을 고주파 전력증폭기가 출력해야만 할 때, 송신전력 검출회로 및 송신전력 제어회로로 이루어지는 피드백제어계는 입력신호전력이 작게 되면 전력증폭율을 크게 하도록 제어하고, 입력신호전력이 크게 되면 그와 반대의 제어를 자율적으로 실행한다. 이와 같은 송신전력제어계는 본래 기지국 등으로부터의 수신파에 포함되는 신호의 지시에 따라서 통신거리 등의 통신환경에 따른 최적한 송신전력을 여러 레벨중에서 선택해서 제어하기 위한 회로이지만, 고주파 전력증폭기의 입력신호전력이 감쇠기나 프리앰프를 거쳐서 작게 되었을 때 상기 고주파 전력증폭기의 전력증폭이득을 증대시키는 기능을 아울러 구비한다. 따라서, 그와 같은 송신전력제어계를 갖는 이동체 통신장치에 있어서 고주파 전력증폭기의 입력전력을 선택적으로 저감하는 회로를 추가한다는 매우 간단한 수단에 의해, 송신전력 사용범위의 전체영역에 걸쳐서 고주파 전력증폭기에 의한 증폭동작의 선형성을 보증할 수 있게 된다.When the high frequency power amplifier should output the output power according to the instruction from the control means or the data processing apparatus, the feedback control system comprising the transmission power detection circuit and the transmission power control circuit controls the power amplification factor to be increased when the input signal power is small. When the input signal power becomes large, the control opposite to the above is autonomously executed. Such a transmission power control system is a circuit for selecting and controlling an optimal transmission power according to a communication environment such as a communication distance from various levels according to the instructions of a signal included in a received wave from a base station or the like. It also has a function of increasing the power gain gain of the high frequency power amplifier when the signal power is reduced through the attenuator or the preamplifier. Therefore, in a mobile communication device having such a transmission power control system, by a very simple means of adding a circuit for selectively reducing the input power of the high frequency power amplifier, the high frequency power amplifier is used over the entire range of the transmission power use range. The linearity of the amplification operation can be guaranteed.
제1도는 본 발명의 1실시예에 관한 휴대전화기를 도시한 블럭도이다. 우선, 동일 도면을 참조하면서 본 실시예의 개요를 설명한다.1 is a block diagram showing a cellular phone according to an embodiment of the present invention. First, the outline of this embodiment will be described with reference to the same drawings.
제1도에 있어서, 베이스밴드부(18)은 마이크로폰(21)에서 입력된 송신 아날로그 음성신호 중 고역잡음 성분을 억제해서 디지탈신호로 변환하고, 이것을 디지탈 신호처리에 의해서 대역압축하고, 또 상기와는 반대로 대역압축된 수신 디지탈 음성 신호를 디지탈 신호처리에 의해 본래의 대역으로 신장해서 아날로그 음성신호로 변환하고, 이와 같이 해서 이것에 포함되는 고조파성분을 억압함과 동시에 그 결과의 신호를 증폭해서 스피커(20)을 구동한다.In FIG. 1, the baseband unit 18 suppresses the high-pass noise component of the transmission analog audio signal input from the microphone 21 and converts it into a digital signal. The baseband unit 18 compresses the band by digital signal processing. On the contrary, the band-received received digital audio signal is expanded to the original band by digital signal processing and converted into an analog audio signal. Thus, the harmonic components included therein are suppressed and the resulting signal is amplified and the speaker ( 20).
변조회로부(12)는 상기 베이스밴드부(18)에서 출력되는 송신용 신호Sig에 대해 무선전송에 적합한 변조, 예를 들면 GMSK변조 또는 π/4시프트 QPSK 변조 등을 실행하기 위한 변조기(30)을 구비한다. 변조기(30)에는 특히 제한되지 않지만 전압제어발진기(VCO)(31)에서 반송파가 공급된다. 또, 그 상세한 것은 후술하지만, 변조기(30)의 출력전력은 감쇠기(32)에 의해 선택적으로 감쇠되어 고주파 전력증폭기(11)에 공급된다. 휴대전화기는 전원이 투입되면 그 고유의 코드번호 또는 식별코드가 가장 가까운 기지국을 거쳐서 이동전화의 호스트시스템(도시하지 않음)에 등록된다. 호스트시스템은 등록된 휴대전화기에 대해 주파수의 할당을 실행하고, 그것을 가장 가까운 기지국을 거쳐서 상기 휴대전화기에 알린다. 상기 휴대전화기는 그것에 의해 할당된 주파수에 따른 반송파를 전압제어발진기(31)에서 생성하고, 이것을 받아서 변조기(30)은 송신용신호Sig를 변조한다.The modulation circuit section 12 is provided with a modulator 30 for performing modulation, e.g., GMSK modulation or [pi] / 4 shift QPSK modulation, suitable for wireless transmission, on the transmission signal Sig output from the baseband section 18. do. The modulator 30 is not particularly limited, but a carrier wave is supplied from the voltage controlled oscillator (VCO) 31. Although the details will be described later, the output power of the modulator 30 is selectively attenuated by the attenuator 32 and supplied to the high frequency power amplifier 11. When the power is turned on, the cell phone is registered in the host system (not shown) of the cell phone via its base station with its own code number or identification code. The host system performs frequency allocation for the registered cellular phone and informs the cellular phone via the nearest base station. The mobile telephone generates a carrier wave in accordance with the frequency allocated thereto by the voltage controlled oscillator 31, and receives the modulator 30 modulates the transmission signal Sig.
고주파 전력증폭기(11)은 상기 감쇠기(32)에서 출력되는 신호를 소정의 송신 전력까지 증폭한다. 증폭된 신호는 밴드패스필터와 같은 송신신호필터(15)를 거쳐서 안테나(23)을 여진하고 송신신호Tx를 송출시킨다.The high frequency power amplifier 11 amplifies the signal output from the attenuator 32 up to a predetermined transmission power. The amplified signal excites the antenna 23 through a transmission signal filter 15 such as a band pass filter and transmits a transmission signal Tx.
상기 안테나(23)에서 수신한 수신신호Rx는 밴드패스필터와 같은 수신신호용 필터(16)을 거쳐서 고주파수신회로(17)에 공급된다. 고주파수신회로(17)은 수신한 신호를 증폭함과 동시에 원하는 신호를 검파하고, 검파한 수신변조신호에서 원래의 기본신호성분을 복조해서 상기 베이스밴드부(18)에 공급한다. 또, 다이얼 신호 발생기, 호출신호 발생기, 제어용 마이크로컴퓨터(19), 클럭신호발생기 등은 베이스밴드부(18)의 회로블럭내에 포함되어 있는 것으로 이해하기 바란다. 또, 휴대전화기는 그것 이외에 도시하지 않은 키패드, 그리고 전지를 전원으로 하는 전원회로 등을 구비하고 있다.The reception signal Rx received by the antenna 23 is supplied to the high frequency reception circuit 17 through a reception signal filter 16 such as a band pass filter. The high frequency receiving circuit 17 amplifies the received signal, detects a desired signal, demodulates the original basic signal component from the detected received modulated signal, and supplies the demodulated signal to the baseband unit 18. It should be understood that the dial signal generator, the call signal generator, the control microcomputer 19, the clock signal generator, and the like are included in the circuit block of the baseband unit 18. In addition, the mobile telephone includes a keypad (not shown), a power supply circuit using a battery as a power source, and the like.
본 실시예에 있어서, 고주파 전력증폭기(11)의 출력전력은 송신전력 검출회로 예를 들면 결합기(coupler)(13) 및 송신전력 제어회로(14)의 루프를 거쳐서 피드백제어되고, 또 고주파 전력증폭기(11)의 입력전력레벨은 감쇠기(32)에 의해서 제어된다. 각각의 제어량은 기지국이 상기 휴대전화기와의 사이에 있어서의 전기적 또는 통신 환경적인 조건을 판정해서 안테나(23)으로 송신되어 오는 수신파에 포함되는 지시, 즉 송신전력 제어정보에 따라서 제어용 마이크로컴퓨터(19)가 결정한다. 이하, 그들 전력제어에 대해서 상세하게 설명한다.In this embodiment, the output power of the high frequency power amplifier 11 is feedback-controlled via a loop of a transmission power detection circuit, for example, a coupler 13 and a transmission power control circuit 14, and a high frequency power amplifier. The input power level of 11 is controlled by the attenuator 32. Each control amount is determined by the base station to determine the electrical or communication environmental conditions between the mobile telephone and the control microcomputer according to the instructions included in the received wave transmitted to the antenna 23, that is, the transmission power control information. 19). The power control will be described in detail below.
우선, 고주파 전력증폭기(11)의 출력전력제어, 즉 송신전력 제어에 대해서 설명한다. 상기 송신전력 검출회로(13)은 고주파 전력증폭기(11)의 출력과의 전자유도 등에 의해서 송신전력을 검출하는 결합기로 된다. 이것에 의한 검출신호는 송신전력 제어회로(14)에 공급된다. 이 송신전력 제어회로(14)에는 제어용 마이크로 컴퓨터(19)에서 송신전력레벨의 지시신호ψ1이 공급된다. 지시신호ψ1에 의해서 지시되는 송신전력레벨은 특히 제한되지 않지만 20W, 8W, 5W, 2W, 0.8W와 같은 단계적인 레벨로 할 수 있다. 즉, 송신전력 제어회로(14)는 연산앰프와 같은 비교회로로 구성되고, 상기 비교회로의 한쪽의 입력은 결합기(13)으로부터의 아날로그신호를 받고, 상기 비교회로의 다른쪽의 입력은 선택된 송신전력레벨에 대응하는 아날로그신호로 되는 지시신호ψ1을 받는다. 이것에 의해서, 송신전력 제어회로(14)는 고주파 전력증폭기(11)에서 출력되는 송신전력이 지시레벨과 일치하도록 고주파 전력증폭기(11)의 이득을 제어한다. 예를 들면 15dBm~35dBm의 범위를 여러 레벨로 분리해서 출력전력의 이득이 제어된다. 어떤 레벨의 송신전력을 사용할지는 기지국 등에서 송신되어 오는 수신파에 포함되는 신호의 지시(송신전력 제어정보)에 따라서 선택된다. 예를 들면, 기지국이 전기적 또는 통신환경적인 조건을 판정해서 안테나(23)에서 제어용 마이크로컴퓨터(19)에 적정한 송신전력에 관한 송신전력 제어정보를 통지해 온다. 제어용 마이크로컴퓨터(19)는 이 통지에 따라서 송신전력레벨을 지시신호ψ1을 사용해서 송신전력 제어회로(14)에 지시한다. 또, 송신동작은 디지탈전송방법인 경우, 시분할다중으로 가능하게 되므로 송신개시의 상승파형을 규정할 수도 있도록 증폭기(11)의 이득제어가 실행되고, 그것에 필요한 파형제어도 송신전력지시와 함께 제어용 마이크로컴퓨터(19)가 송신전력 제어회로(14)에 대해서 실행한다.First, output power control, that is, transmission power control of the high frequency power amplifier 11 will be described. The transmission power detection circuit 13 is a combiner for detecting transmission power by electromagnetic induction and the like with the output of the high frequency power amplifier 11. The detection signal thereby is supplied to the transmission power control circuit 14. The transmission power control circuit 14 is supplied with the instruction signal? 1 of the transmission power level from the control microcomputer 19. The transmission power level indicated by the indication signal ψ1 is not particularly limited, but may be a stepped level such as 20W, 8W, 5W, 2W, 0.8W. That is, the transmission power control circuit 14 is composed of a comparison circuit such as an operational amplifier, one input of the comparison circuit receives an analog signal from the combiner 13, and the other input of the comparison circuit is a selected transmission. The instruction signal? 1 that is an analog signal corresponding to the power level is received. As a result, the transmission power control circuit 14 controls the gain of the high frequency power amplifier 11 so that the transmission power output from the high frequency power amplifier 11 matches the instruction level. For example, the gain of the output power is controlled by separating the range of 15dBm to 35dBm into several levels. Which level of transmission power is used is selected in accordance with an instruction (transmission power control information) of a signal included in a received wave transmitted from a base station or the like. For example, the base station determines an electric or communication environmental condition and notifies the control microcomputer 19 of the transmission power control information about the appropriate transmission power from the antenna 23. In accordance with this notification, the control microcomputer 19 instructs the transmission power control circuit 14 to use the indication signal? 1. In the case of the digital transmission method, since the transmission operation is possible by time division multiplexing, gain control of the amplifier 11 is executed so that the rising waveform at the start of transmission can be specified, and the waveform control necessary for it is also controlled with the transmission power instruction. The computer 19 executes the transmission power control circuit 14.
제2도는 상기 고주파 전력증폭기(11)의 1예를 도시한 도면이다. 고주파 전력증폭기(11)은 특히 제한되지 않지만, 전원 즉 제1 전원전압Vdd, 접지 즉 제2 전원전압GND 및 전력제어전압Vapc가 각각 공통화되고, 전단의 드레인이 다음 단의 게이트에 접속된 직렬 3단의 파워 MOSFET(111)~(113)을 포함하는 각 파워 MOSFET는 예를 들면 HITACHI PRODUCT TYPE PF0120, PF0130, PF0140, PF0150을 사용할 수 있다. 초단 파워 MOSFET(111)의 게이트는 변조된 비교적 낮은 전력의 고주파신호(고주파입력신호)Pin이 변조회로부(12)에서 공급되는 입력단자(114)에 접속되고, 최종단 파워 MOSFET(113)의 드레인은 전력증폭된 고주파신호(고주파출력신호)Pout의 출력단자(115)에 접속된다. 각각의 파워 MOSFET(111)~(113)의 게이트는 전력제어전압Vapc가 인가되는 제어단자(116)에 공통 접속된다. 파워 MOSFET 회로의 각 단에 배치된 콘덴서C1, 인덕터L1 및 저항R1은 파워 MOSFET(111)~(113)의 각 단사이에서의 임피던스맵핑을 취하기 위해 배치되어 있다. 전파 누설방지에 관용적으로 사용되는 관통콘덴서C2는 고주파성분이 전원Vdd로 누설되는 것을 방지하고 있다. 전력제어전압Vapc는 전력 제어회로(14)에서 공급되는 직류전압이고, 파워 MOSFET(111)~(113)에 대해 게이트 바이어스전압으로 된다. 고주파 출력신호Pout의 전력은 게이트 바이어스전압이 커짐에 따라서 커진다. 상기 송신전력 제어회로(14)는 제어용 마이크로컴퓨터(19)에서 제어신호ψ1로 통지되는 송신전력레벨을 얻을 수 있는 아날로그레벨의 전력제어전압Vapc를 출력하게 된다. 따라서, 고주파 전력증폭기(11)이 지시신호ψ1에 따른 소정의 출력전력을 얻는 경우, 송신전력 검출회로(13) 및 송신전력 제어회로(14)로 이루어지는 피드백제어계는 입력신호 전력이 작게 되면, 전력증폭율을 크게 하도록 전력제어전압Vapc를 제어하고, 입력신호전력이 크게 되면 그와 반대의 제어를 자율적으로 실행하게 된다.2 is a diagram showing one example of the high frequency power amplifier 11. The high frequency power amplifier 11 is not particularly limited, but a series 3 in which a power source, that is, a first power supply voltage Vdd, a ground, that is, a second power supply voltage GND, and a power control voltage Vapc are common, and a drain of the front end is connected to the gate of the next stage, respectively. For example, HITACHI PRODUCT TYPE PF0120, PF0130, PF0140, and PF0150 may be used for each power MOSFET including the stage power MOSFETs 111 to 113. The gate of the first stage power MOSFET 111 is connected to an input terminal 114 supplied with a modulated relatively low power high frequency signal (high frequency input signal) Pin from the modulation circuit section 12, and the drain of the final stage power MOSFET 113 is connected. Is connected to the output terminal 115 of the power-amplified high frequency signal (high frequency output signal) Pout. Gates of the respective power MOSFETs 111 to 113 are commonly connected to the control terminal 116 to which the power control voltage Vapc is applied. The capacitor C1, the inductor L1, and the resistor R1 arranged at each stage of the power MOSFET circuit are arranged to take impedance mapping between the stages of the power MOSFETs 111-113. Through-capacitor C2, which is commonly used to prevent radio wave leakage, prevents high-frequency components from leaking into the power supply Vdd. The power control voltage Vapc is a DC voltage supplied from the power control circuit 14 and becomes a gate bias voltage for the power MOSFETs 111 to 113. The power of the high frequency output signal Pout increases as the gate bias voltage increases. The transmission power control circuit 14 outputs the power control voltage Vapc of the analog level which can obtain the transmission power level notified by the control signal? 1 from the control microcomputer 19. Therefore, when the high frequency power amplifier 11 obtains the predetermined output power according to the indication signal ψ 1, the feedback control system composed of the transmission power detection circuit 13 and the transmission power control circuit 14 becomes small when the input signal power becomes small. The power control voltage Vapc is controlled to increase the amplification rate, and when the input signal power becomes large, the reverse control is autonomously executed.
제3도a는 상기 감쇠기(32)의 구성예를 도시한 도면이다. 이것을 1예로 해서 고주파 전력증폭기(11)의 입력전력제어에 대해서 설명한다. 감쇠기(32)는 캐소드가 입력(in)에, 애노드가 출력(out)에 결합된 PIN다이오드(320)을 구비하고, PIN다이오드(320)의 캐소드가 저항(321)을 거쳐서 접지GND에 결합되고, PIN 다이오드(320)의 애노드에는 마이크로스트립라인(322)를 거쳐서 제어전압Vattc가 공급되어 구성된다. 동일도면에는 제어전압Vattc로서 대표적으로 3종류의 전압Va, Vb, Vc(Va>Vb>Vc)가 도시되어 있다. PIN 다이오드(320)은 순방향 직류전류에 의해서 그 고주파 직렬 저항성분을 신호의 선형성을 유지한 채 변화시킬 수 있으므로, 제어 전압Vattc를 낮게 할수록 신호전력을 감쇠시킬 수 있다. 이 관계는 제3도b에 있어서의 전압Va, Vb, Vc와 감쇠율의 관계에 의해서 예시되어 있다.3A is a diagram showing an example of the configuration of the attenuator 32. As an example, the input power control of the high frequency power amplifier 11 will be described. The attenuator 32 has a PIN diode 320 having a cathode coupled to the input in and an anode coupled to the output out, the cathode of the PIN diode 320 coupled to ground GND via a resistor 321 and The anode of the PIN diode 320 is configured by supplying a control voltage Vattc via the microstrip line 322. 3 types of voltages Va, Vb, and Vc (Va> Vb> Vc) are shown typically as control voltage Vattc. Since the PIN diode 320 can change the high frequency series resistance component by the forward DC current while maintaining the linearity of the signal, the lower the control voltage Vattc, the more attenuated the signal power. This relationship is illustrated by the relationship between the voltages Va, Vb, Vc and the attenuation rate in FIG.
제어용 마이크로컴퓨터(19)는 그와 같은 감쇠기(32)에 대해서 송신전력 제어 회로(14)에 대한 송신전력레벨의 지시가 소정레벨보다 작은 경우, 예를 들면 0. 8W의 송신전력이 지시되는 경우에는 그것에 따라서 제어전압Vattc를 낮게 해서 고주파 전력증폭기(11)에 대한 입력신호전력을 감쇠시키는 지시를 부여한다. 즉, 베이스밴드부(18)에 있어서의 제어용 마이크로컴퓨터(19)는 기지국 등에서 송신되어 오는 수신파에 포함되는 송신전력레벨 지시신호를 검출하고, 그 송신레벨의 지시를 송신전력 제어회로(14)에 부여함과 동시에 상기 송신레벨이 소정레벨보다 작은 경우에는 제어전압Vattc를 낮게 해서 감쇠기(32)에 상대적으로 큰 감쇠율을 지시하고, 고주파 전력증폭기(11)에 대한 입력신호전력을 감쇠시킨다. 즉, 제4도a에 예시적으로 도시되는 바와 같이, 고주파 전력증폭기(11)의 고주파 출력신호Pout의 전력을 작게 해야 할 경우에는 감쇠기(32)의 감쇠율을 크게 해서 고주파 전력증폭기(11)의 입력신호Pin의 전력을 작게 한다. 입력신호Pin의 전력이 작아지면 송신전력 제어회로(14)는 제어신호ψ1로 지시된 소정의 송신전력을 얻기 위해 고주파 전력증폭기(11)의 제어전압Vapc를 크게 해서 그 전력증폭율을 증대시킨다. 이 제어는 상술한 바와 같이 송신전력 검출회로(13) 및 송신전력 제어회로(14)를 포함하는 피드백루프계를 거쳐서 자율적으로 실행된다. 또, 제4도b에 있어서 Sg는 변조기(30)의 출력신호이다.The control microcomputer 19 instructs such attenuator 32 when the transmission power level to the transmission power control circuit 14 is smaller than a predetermined level, for example, when a transmission power of 0.8 W is instructed. Is given an instruction to attenuate the input signal power to the high frequency power amplifier 11 by lowering the control voltage Vattc accordingly. That is, the control microcomputer 19 in the baseband unit 18 detects the transmission power level indicating signal included in the received wave transmitted from the base station or the like, and sends the indication of the transmission level to the transmission power control circuit 14. At the same time, when the transmission level is smaller than the predetermined level, the control voltage Vattc is lowered to instruct the attenuator 32 to have a relatively large attenuation rate, and the input signal power to the high frequency power amplifier 11 is attenuated. That is, as exemplarily shown in FIG. 4A, when the power of the high frequency output signal Pout of the high frequency power amplifier 11 needs to be reduced, the attenuation rate of the attenuator 32 is increased to increase the power of the high frequency power amplifier 11. Reduce the power of the input signal Pin. When the power of the input signal Pin decreases, the transmission power control circuit 14 increases the control voltage Vapc of the high frequency power amplifier 11 to increase the power amplification rate in order to obtain the predetermined transmission power indicated by the control signal? 1. This control is autonomously executed via a feedback loop system including the transmission power detection circuit 13 and the transmission power control circuit 14 as described above. In Fig. 4B, Sg is an output signal of the modulator 30.
고주파 전력증폭기(11)에 있어서 전력증폭율을 작게 해야할 경우, 제어전압Vapc에 의해서 부여되는 파워 M0SFET의 게이트 바이어스전압은 상대적으로 낮은 레벨로 된다. 따라서, 파워 MOSFET의 동작은 제12도에 도시되는 바와 같이, 비선형영역에서의 동작으로 되어 왜곡이 크게 된다. 이 때, 고주파 전력증폭기(11)의 입력신호전력을 작게 하면, 소정의 출력전력을 얻기 위해 고주파 전력증폭기(11)은 큰 전력증폭율로서 동작해야만 한다. 즉, 그 피드백제어계를 거쳐서 부여되는 제어전압Vapc가 크게 되고, 그 결과로서 파워 MOSFET(111)~(113)은 그 게이트 바이어스전압이 높게 되고, 제12도에 도시되는 바와 같은 선형영역에서의 동작, 즉 왜곡이 작은 영역에서의 동작으로 된다. 이것에 의해서 송신전력이 작은 경우에도 고주파 전력증폭기(11)에 있어서의 증폭동작의 선형성을 보증할 수 있게 된다.When the power amplification factor is to be reduced in the high frequency power amplifier 11, the gate bias voltage of the power M0SFET applied by the control voltage Vapc becomes a relatively low level. Therefore, the operation of the power MOSFET becomes operation in the nonlinear region as shown in FIG. 12, resulting in large distortion. At this time, if the input signal power of the high frequency power amplifier 11 is made small, the high frequency power amplifier 11 must operate as a large power amplifier to obtain a predetermined output power. That is, the control voltage Vapc applied through the feedback control system becomes large, and as a result, the power MOSFETs 111 to 113 have high gate bias voltages, and operate in the linear region as shown in FIG. That is, the operation is performed in a region where the distortion is small. This ensures a linearity of the amplification operation in the high frequency power amplifier 11 even when the transmission power is small.
제5도에는 고주파 전력증폭기(11)에 있어서 고주파 출력신호Pout에 소정의 전력을 얻기 위해 상대적으로 큰 제어전압Vapc1을 인가한 경우와 상대적으로 작은 제어전압Vapc2를 인가한 경우에 있어서의 직렬 3단의 파워 MOSFET(111)~(113)의 전체에 있어서의 Vgs-Id특성이 도시된다. 동일 도면에 있어서 고주파 출력신호Pout에서 얻어야 할 전력은 단계적인 송신전력범위(예를 들면, 20W, 8W, 5W, 2W, 0.8W)로 했을 때 상대적으로 작은 전력(예를 들면 0.8W)을 상정한다. 이 때, 감쇠기(32)에 의해서 입력전력이 작게 되지 않는 경우의 입력신호를 Pin1, 감쇠기(32)에 의해서 입력전력이 작게 된 경우의 입력신호를 Pin2로 한다. 고주파 출력신호Pout에서 소정의 전력을 얻을 때 입력신호전력이 감쇠되어 있지 않은 경우(Pin1)에는 고주파 전력증폭기(11)의 전력증폭율은 비교적 작게 되므로 특성선A로 나타내는 바와 같이, 비선형영역에서 증폭동작이 실행된다. 이것에 대해, 입력신호전력이 감쇠되면(Pin2), 출력신호Pout에서 소정의 전력을 얻기 위해 Vapc1보다 큰 게이트 바이어스전압Vapc2가 파워 MOSFET(111)~(113)에 인가되고, 특성선B로 나타내는 바와 같이, 선형영역에서 증폭동작이 실행된다. 이와 같은 증폭특성도에서도 명확한 바와 같이, 송신전력이 작은 경우에도 증폭동작의 선형성을 유지할 수 있다.FIG. 5 shows a series of three stages in the case where a relatively large control voltage Vapc1 is applied in order to obtain a predetermined power to the high frequency output signal Pout in the high frequency power amplifier 11 and when a relatively small control voltage Vapc2 is applied. Vgs-Id characteristics of the power MOSFETs 111 to 113 are shown. In the same figure, the power to be obtained from the high frequency output signal Pout is assumed to be a relatively small power (for example, 0.8 W) when set to a stepped transmission power range (for example, 20 W, 8 W, 5 W, 2 W, 0.8 W). do. At this time, the input signal when the input power is not reduced by the attenuator 32 is Pin1, and the input signal when the input power is reduced by the attenuator 32 is Pin2. When the input signal power is not attenuated when a predetermined power is obtained from the high frequency output signal Pout (Pin1), the power amplification factor of the high frequency power amplifier 11 is relatively small, so that it is amplified in the nonlinear region as indicated by the characteristic line A. The action is executed. On the other hand, when the input signal power is attenuated (Pin2), a gate bias voltage Vapc2 larger than Vapc1 is applied to the power MOSFETs 111 to 113 to obtain a predetermined power from the output signal Pout, which is represented by the characteristic line B. FIG. As described above, the amplification operation is performed in the linear region. As is also apparent from this amplification characteristic, the linearity of the amplification operation can be maintained even when the transmission power is small.
상술한 입력신호전력의 제어를 더욱 구체적인 다른 형태로 설명한다. 예를 들면, 제6도에 도시되는 바와 같이, 송신전력레벨의 지시가 20dBm이상일 때에는 입력신호전력이 3dBm으로 되고, 송신전력레벨이 그 이하로 되었을 때에는 입력신호 전력을 -3dBm으로 저하시키는 것으로 한다. 그렇게 하면, 15dBm~35dBm의 송신전력의 전체범위에 있어서 AM변조출력%는 사용한계이하로 된다. 즉, 입력신호전력이 3dBm일 때 송신전력 사용범위의 하한근방에서의 전력이득은 비교적 작고, 이 상태는 고주파 전력증폭기(11)의 파워 MOSFET(111)~(113)의 게이트 바이어스 전압이 낮은 상태에 대응되고, 파워 MOSFET(111)~(113)의 게이트와 소오스간 전압과 드레인전류의 관계가 비선형으로 되는 영역이다. 이와 같은 영역에 있어서, 입력신호전력을 -3dBm으로 하면, 이것에 따라서 송신전력 제어회로(14)는 고주파 전력증폭기(11)의 이득을 높이도록 제어한다. 이 상태는 고주파 전력증폭기(11)의 파워 MOSFET(111)~(113)의 게이트 바이어스전압을 높게 하는 상태에 대응되고, 제12도에 도시되는 바와 같이 MOS 트랜지스터의 게이트와 소오스간 전압과 드레인 전류의 관계가 선형으로 되는 영역이다. 이것에 의해서, 송신전력 사용범위의 전체영역에 걸쳐서 고주파 전력증폭기(11)의 선형성을 보증할 수 있게 된다.The above-described control of the input signal power will be described in more specific other form. For example, as shown in FIG. 6, when the indication of the transmission power level is 20 dBm or more, the input signal power is 3 dBm, and when the transmission power level is less, the input signal power is reduced to -3 dBm. . As a result, the AM modulated output% is less than or equal to the operating limit in the entire range of the transmission power of 15 dBm to 35 dBm. That is, when the input signal power is 3dBm, the power gain near the lower limit of the transmission power use range is relatively small, and in this state, the gate bias voltages of the power MOSFETs 111 to 113 of the high frequency power amplifier 11 are low. Correspondingly, the region in which the relationship between the gate and the source voltage and the drain current of the power MOSFETs 111 to 113 becomes nonlinear. In such an area, when the input signal power is -3 dBm, the transmission power control circuit 14 controls the gain of the high frequency power amplifier 11 accordingly. This state corresponds to a state in which the gate bias voltages of the power MOSFETs 111 to 113 of the high frequency power amplifier 11 are increased. As shown in FIG. 12, the voltage and the drain current between the gate and the source of the MOS transistor are shown. This is an area where the relationship of becomes linear. As a result, the linearity of the high frequency power amplifier 11 can be ensured over the entire range of the transmission power use range.
제7도는 본 발명의 다른 실시예에 관한 휴대전화기를 도시한 블럭도이다. 동일도면에 도시되는 실시예는 변조기(30)의 출력전력을 미리 작게 해두고, 감쇠기(32) 대신에 프리앰프(33)으로 그것을 받아 고주파 전력증폭기(11)의 출력전력을 작게 하는데 응답해서 상기 프리앰프(33)의 전력증폭율도 작게 하도록 한 점이 상기 실시예와 다른 점이다. 그 밖의 구성은 제1도의 실시예와 동일하며, 동일한 기능을 갖는 회로블럭에는 동일 부호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.7 is a block diagram showing a cellular phone according to another embodiment of the present invention. The embodiment shown in the same drawing makes the output power of the modulator 30 small in advance, receives it by the preamplifier 33 instead of the attenuator 32, and in response to reducing the output power of the high frequency power amplifier 11. The difference in the power amplifier of the preamplifier 33 is also different from the above embodiment. The rest of the configuration is the same as that of the embodiment of FIG.
제8도a는 상기 프리앰프(33)의 1예를 도시한 도면이다. 이 프리앰프(33)은 전원Vdd와 접지GND 사이에 1단의 파워 MOSFET(331)을 구비해서 구성된다. 파워 MOSFET(331)의 게이트가 변조기(30)의 출력을 받고 파워 MOSFET(331)의 드레인이 고주파 전력증폭기(11)의 입력에 결합된다. 파워 MOSFET(331)의 게이트에는 제어전압Vgc가 인가된다. 회로의 각 부에 배치된 콘덴서C1 및 인덕터L1은 파워 MOSFET(331)의 입출력단에서의 임피던스맵핑을 취하기 위해 배치되고, 전원Vdd의 경로에는 관통콘덴서C2가 마련되어 있다. 제어전압Vgc는 직류전압으로서 파워 MOSFET(331)에 대해서 게이트 바이어스전압으로 된다. 게이트 바이어스전압이 커짐에 따라 출력신호전력이 커진다. 동일 도면에는 제어전압Vgc로서 대표적으로 3종류의 전압Va, Vb, Vc(Va>Vb>Vc)가 도시되어 있다. 프리앰프(33)은 게이트 바이어스전압이 커짐에 따라 출력신호전력이 커지고, 제어전압Vgc를 크게 할수록 출력신호전력을 증대시킬 수 있다. 이 관계는 제8도b에 있어서의 전압Va, Vb, Vc와 이득의 관계에 의해서 예시된다.8A shows an example of the preamplifier 33. As shown in FIG. The preamplifier 33 includes a power MOSFET 331 in one stage between the power supply Vdd and the ground GND. The gate of the power MOSFET 331 receives the output of the modulator 30 and the drain of the power MOSFET 331 is coupled to the input of the high frequency power amplifier 11. The control voltage Vgc is applied to the gate of the power MOSFET 331. The capacitor C1 and the inductor L1 arranged in each part of the circuit are arranged to take impedance mapping at the input / output terminal of the power MOSFET 331, and the through capacitor C2 is provided in the path of the power supply Vdd. The control voltage Vgc is a DC voltage and becomes a gate bias voltage with respect to the power MOSFET 331. As the gate bias voltage increases, the output signal power increases. In the same figure, three types of voltages Va, Vb, and Vc (Va> Vb> Vc) are representatively shown as the control voltage Vgc. As the gate bias voltage increases, the preamplifier 33 increases the output signal power, and as the control voltage Vgc increases, the output signal power increases. This relationship is illustrated by the relationship between the gains of the voltages Va, Vb, and Vc in FIG.
제9도a에 도시되는 바와 같이, 이 실시예에 있어서 변조기(30)의 출력신호Sg의 전력은 제1도 및 제4도a로 설명한 제1의 실시예의 경우에 비해서 작게 되어 있다. 제4도a에 도시되는 바와 같이, 제1 실시예에서는 고주파 전력증폭기(11)의 출력전력을 작게 할 때에는 감쇠기(32)에 의한 감쇠율을 크게 하도록 구성하였다. 제7도 및 제9도a에 도시되는 제2의 실시예의 경우에는 고주파 전력증폭기(11)의 출력전력을 작게 해야 할 때에는 그것에 따라서 프리앰프(33)의 전력증폭율을 낮추도록 한다. 결과로서, 프리앰프(33)의 출력전력은 감쇠기(32)의 출력전력과 동일하게 변화되는 것으로 이해하기 바란다. 제4도b와 제9도b에 있어서의 고주파 입력신호Pin의 입력전력은 각각 동일한 변화특성을 갖는 것으로서 예시되어 있다.As shown in FIG. 9A, the power of the output signal Sg of the modulator 30 in this embodiment is smaller than in the case of the first embodiment described with reference to FIGS. 1 and 4A. As shown in FIG. 4A, in the first embodiment, the attenuation rate by the attenuator 32 is increased when the output power of the high frequency power amplifier 11 is reduced. In the second embodiment shown in FIGS. 7 and 9A, when the output power of the high frequency power amplifier 11 needs to be reduced, the power amplification factor of the preamplifier 33 is reduced accordingly. As a result, it should be understood that the output power of the preamplifier 33 is changed to be equal to the output power of the attenuator 32. The input power of the high frequency input signal Pin in FIGS. 4B and 9B is illustrated as having the same change characteristic, respectively.
제어용 마이크로컴퓨터(19)는 그와 같은 프리앰프(33)에 대해서 송신전력 제어회로(14)에 대한 송신전력레벨의 지시가 작을수록 제어전압Vgc의 레벨을 낮게 해서 고주파 전력증폭기(11)에 대한 입력신호전력을 감소시킨다. 즉, 베이스밴드부(18)에 있어서의 제어용 마이크로컴퓨터(19)는 기지국 등에서 송신되어 오는 수신파에 포함되는 송신전력 레벨 지시신호를 검출하고, 그 송신레벨의 지시를 송신전력 제어회로(14)에 부여함과 동시에, 상기 송신레벨이 작아짐에 따라서 제어전압Vgc의 레벨을 낮게 설정해서 고주파 전력증폭기(11)에 대한 입력신호전력을 감소시킨다. 즉, 제9도b에 예식적으로 도시되는 바와 같이, 고주파 전력증폭기(11)의 출력신호Pout의 전력이 작은 경우에는 프리앰프(33)의 전력증폭율을 작게 해서 고주파 전력증폭기(11)의 입력신호Pin의 전력을 작게 한다. 입력신호Pin의 전력이 작게 되면 송신전력 제어회로(14)는 제어신호ψ1로 지시된 소정의 송신전력을 얻기 위해 고주파 전력증폭기(11)의 제어전압Vapc를 크게 해서 그 전력증폭율을 증대시킨다. 이 제어는 상술한 바와 같이 피드백루프계를 거쳐서 자율적으로 실행된다. 이것에 의해서, 상기 제1 실시예와 마찬가지로 송신전력이 작은 경우에도 고주파 전력증폭기(11)에 의한 증폭동작의 선형성을 보증할 수 있게 된다.The control microcomputer 19 gives a lower level of the control voltage Vgc to the high frequency power amplifier 11 as the indication of the transmission power level to the transmission power control circuit 14 is smaller for such a preamplifier 33. Reduce the input signal power. That is, the control microcomputer 19 in the baseband unit 18 detects the transmission power level indicating signal included in the received wave transmitted from the base station or the like, and sends the indication of the transmission level to the transmission power control circuit 14. At the same time, as the transmission level decreases, the level of the control voltage Vgc is set low to reduce the input signal power to the high frequency power amplifier 11. That is, as shown schematically in FIG. 9B, when the power of the output signal Pout of the high frequency power amplifier 11 is small, the power amplification ratio of the preamplifier 33 is reduced so that the high frequency power amplifier 11 Reduce the power of the input signal Pin. When the power of the input signal Pin decreases, the transmission power control circuit 14 increases the control voltage Vapc of the high frequency power amplifier 11 to increase the power amplification ratio in order to obtain the predetermined transmission power indicated by the control signal? 1. This control is performed autonomously via the feedback loop system as described above. This ensures the linearity of the amplification operation by the high frequency power amplifier 11 even when the transmission power is small as in the first embodiment.
상기 각 실시예는 다음의 장점을 갖는 것을 알 수 있다.It can be seen that each embodiment has the following advantages.
[1] 고주파 전력증폭기(11)의 출력전력이 소정값 이하로 되는 것에 호응해서 제1도 및 제4도a에 도시되는 제1 실시예와 같이 상기 고주파 전력증폭기(11)의 입력신호전력을 감쇠기(32)에 의해 감쇠시키거나 또는 제7도 및 제9도a에 도시되는 제2 실시예와 같이 변조기(30)의 출력을 전력증폭하는 프리앰프(33)의 전력증폭율을 저하시키고, 이것에 따라서 상기 고주파 전력증폭기(11)의 이득을 송신전력 제어회로(14)를 거치는 부귀환제어로 증대시킨다. 예를 들면, 20dBm보다 작은 소정의 소전력 출력시에는 고주파 전력증폭기(11)로의 입력신호전력을 예를 들면 -3dBm과 같이 작게 하고, 이것에 의해서 저하시키고자 하는 송신신호전력은 상기 고주파 전력증폭기(11)의 이득이 상승되는 것에 의해 보상된다. 이 상태에 있어서 고주파 전력증폭기(11)은 예를 들면 20dBm이상과 같은 대전력출력시와 마찬가지로 트랜지스터의 선형영역에서 동작가능하게 된다.[1] In response to the output power of the high frequency power amplifier 11 becoming less than or equal to a predetermined value, the input signal power of the high frequency power amplifier 11 is changed as in the first embodiment shown in FIGS. Lowering the power amplification factor of the preamplifier 33 which is attenuated by the attenuator 32 or which amplifies the output of the modulator 30 as in the second embodiment shown in FIGS. 7 and 9, Accordingly, the gain of the high frequency power amplifier 11 is increased by negative feedback control via the transmission power control circuit 14. For example, at a predetermined low power output of less than 20 dBm, the input signal power to the high frequency power amplifier 11 is reduced to, for example, -3 dBm, whereby the transmission signal power to be lowered is the high frequency power amplifier. The gain of (11) is compensated for by being raised. In this state, the high frequency power amplifier 11 becomes operable in the linear region of the transistor as in the case of a large power output such as, for example, 20 dBm or more.
[2] 상기에 의해 송신전력 사용범위의 전체영역에 걸쳐서 고주파 전력증폭기(11)의 선형성을 보증할 수 있어 비교적 광범위의 출력전력 범위를 갖고, 또한 고주파증폭후에 선형성을 필요로 하는 디지탈 변조방법을 채용할 때의 변조출력신호가 인접채널과 간섭하는 것을 방지할 수 있다.[2] The digital modulation method which guarantees linearity of the high frequency power amplifier 11 over the entire range of the transmission power use range, has a relatively wide output power range and requires linearity after high frequency amplification. Employment can prevent the modulated output signal from interfering with an adjacent channel.
[3] 고주파 전력증폭기(11)의 출력전력이 소정전력보다 작게 될 때, 상기 고주파 전력증폭기(11)의 입력신호전력을 작게 하는 수단으로서 감쇠기(32)를 채용하는 것에 의해, 프리앰프(33)을 채용할 때 필요한 임피던스맵핑이나 선형성이 있는 증폭동작의 고려가 일절 필요없으므로 회로구성을 간소화할 수 있다.[3] When the output power of the high frequency power amplifier 11 becomes smaller than the predetermined power, the preamplifier 33 is adopted by employing the attenuator 32 as a means for reducing the input signal power of the high frequency power amplifier 11. The circuit configuration can be simplified because no impedance mapping or linear amplification operation is required when adopting
[4] 제어용 마이크로컴퓨터(19)로부터의 지시에 따른 출력전력을 고주파 전력 증폭기(11)이 출력해야만 할 때, 송신전력 검출회로(13) 및 송신전력 제어회로(14)로 이루어지는 피드백제어계는 입력신호전력이 작게 되면 전력증폭율을 크게 하도록 제어하고, 입력신호전력이 크게 되면 그와 반대의 제어를 자율적으로 실행하게 된다. 이와 같은 송신전력제어계는 처음부터 기지국 등으로부터의 수신파에 포함되는 신호의 지시에 따라서 통신거리 등의 통신환경에 따른 최적한 송신전력을 여러 단계중에서 선택해서 제어하기 위한 회로이지만, 고주파 전력증폭기(11)의 입력신호 전력이 감쇠기(32)나 프리앰프(33)을 거쳐서 작게 되었을 때 상기 고주파 전력증폭기(11)의 전력증폭이득을 증대시키는 기능을 아울러 구비한다. 따라서, 그와 같은 송신전력 제어계를 갖는 휴대전화기에 있어서 고주파 전력증폭기(11)의 입력전력을 선택적으로 저감시키는 회로를 추가하는 매우 간단한 수단만으로 송신전력 사용범위의 전체영역에 걸쳐서 고주파 전력증폭기(11)에 의한 증폭동작의 선형성을 보증할 수 있게 된다.[4] When the high frequency power amplifier 11 must output the output power according to the instruction from the control microcomputer 19, the feedback control system comprising the transmission power detection circuit 13 and the transmission power control circuit 14 is input. When the signal power is small, the control is performed to increase the power amplification factor. When the input signal power is large, the control is reversed. Such a transmission power control system is a circuit for selecting and controlling an optimal transmission power according to a communication environment such as a communication distance from various stages according to the instruction of a signal included in a received wave from a base station or the like from the beginning. And a function of increasing the power amplification gain of the high frequency power amplifier 11 when the input signal power of 11 is reduced through the attenuator 32 or the preamplifier 33. Therefore, in a mobile telephone having such a transmission power control system, a high frequency power amplifier 11 is used over the entire range of the transmission power use range by only a very simple means of adding a circuit for selectively reducing the input power of the high frequency power amplifier 11. ), The linearity of the amplification operation can be guaranteed.
[5] 송신전력의 지시는 기지국 등으로부터의 수신파에 포함되는 신호의 지시에 따라서 부여되기 때문에, 수신상태 등을 휴대전화기 그 자체가 검출해서 스스로 송신전력의 지시를 형성하는 복잡한 회로를 일절 필요로 하지 않는다.[5] Since the instruction of the transmission power is given in accordance with the instruction of the signal contained in the reception wave from the base station or the like, a complicated circuit is required in which the cellular phone itself detects the reception state or the like and forms the instruction of the transmission power by itself. Do not
[6] 고주파 전력증폭기(11)에 대한 상기 출력전력의 지시가 소정전력 이하인 경우에 감쇠기(32)에 의한 감쇠율을 크게 하는 제어를 채용하는 것에 의해, 고주파 전력증폭기(11)의 출력전력제어와 감쇠기(32)의 감쇠율의 제어를 제어용 마이크로컴퓨터(19)에 의해서 동기적으로 실행할 수 있어 그 제어도 현저하게 간단하게 된다. 특히, 감쇠기(32)에 의한 감쇠율의 선택을 2종류로 하면 구성을 가장 간단하게 할 수 있다.[6] output power control of the high frequency power amplifier 11 by adopting a control for increasing the attenuation rate by the attenuator 32 when the instruction of the output power to the high frequency power amplifier 11 is equal to or less than a predetermined power. Control of the attenuation rate of the attenuator 32 can be performed synchronously by the control microcomputer 19, and the control is also significantly simplified. In particular, when the attenuation ratio is selected by the attenuator 32 into two types, the configuration can be made simplest.
이상 본 발명자들에 의해서 이루어진 발명을 실시예에 따라서 구체적으로 설명했지만 본 발명은 그것에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러가지로 변경가능한 것은 물론이다.As mentioned above, although the invention made by the present inventors was demonstrated concretely according to the Example, this invention is not limited to it, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary.
예를 들면, 트랜지스터의 비선형특성은 MOS 트랜지스터 뿐만 아니라 바이폴라 트랜지스터 등에도 마찬가지로 존재하고, 따라서 고주파 전력증폭기는 MOS회로에 한정되지 않고 GaAs FET회로, 바이폴라 트랜지스터회로 또는 BI-CMOS회로라도 좋다. 고주파 전력증폭기(11)에 대한 입력신호전력의 저감은 감쇠기(32)를 이용하는 구성에 한정되지 않고, 전압제어발진기(31) 그 자체의 출력전력을 제어하는 등 여러 제어형태, 더 나아가서는 여러 회로구성을 채용할 수 있다. 또, 제6도에서 설명한 송신전력 사용범위나 사용한계는 어디까지나 1예로서 본 발명은 그와 같은 사양에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 고주파 전력증폭기의 입력전력을 저감시키는 제어는 제6도와 같은 2단계에 한정되지 않고, 제3도a나 제4도a에 도시되는 바와 같은 다단계로 실행할 수도 있다. 어느 것을 선택할지는 필요한 회로규모와 그것에 의해서 얻어지는 증폭동작의 선형성 개선성의 균형으로 결정하면 좋다. 제6도와 같은 2단계 전환에서도 실용상, 지장이 없는 선형성을 실현할 수 있다. 또, 감쇠기(32)와 같은 회로에 대한 전력감쇠의 지시와 송신전력 제어회로(14)에 대한 송신전력레벨의 지시는 제어용 마이크로컴퓨터(19)로 형성하고 있지만, 각각에 전용의 제어논리를 마련해도 좋다. 또, 상기 제어용 마이크로컴퓨터(19)나 제어논리는 게이트어레이 등으로 구성할 수 있는 것은 물론이다.For example, the nonlinear characteristics of the transistors exist not only in MOS transistors but also in bipolar transistors and the like. Therefore, the high frequency power amplifier is not limited to the MOS circuit but may be a GaAs FET circuit, a bipolar transistor circuit, or a BI-CMOS circuit. The reduction of the input signal power to the high frequency power amplifier 11 is not limited to the configuration using the attenuator 32, but also in various control forms, such as controlling the output power of the voltage controlled oscillator 31 itself, and further, various circuits. The configuration can be adopted. In addition, the transmission power use range and usage limit which were demonstrated in FIG. 6 are an example to the last, and this invention is not limited to such a specification. Therefore, the control for reducing the input power of the high frequency power amplifier is not limited to two stages as shown in FIG. 6, but can be executed in multiple stages as shown in FIG. 3 or FIG. Which one is chosen may be determined by the balance between the necessary circuit size and the linearity improvement of the amplification operation obtained thereby. Even in the two-stage switching as shown in Fig. 6, it is possible to realize a linearity without any problems in practical use. Incidentally, the instructions for power attenuation to the circuits such as the attenuator 32 and the instructions for the transmission power level to the transmission power control circuit 14 are formed by the control microcomputer 19, but each has a dedicated control logic. Also good. It goes without saying that the control microcomputer 19 and the control logic can be constituted by a gate array or the like.
이상의 설명에서는 주로 본 발명자들에 의해서 이루어진 발명을 그 배경으로 된 이용분야인 셀룰러 전화시스템에 있어서의 자동차 전화기나 휴대전화기에 적용한 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명은 그것에 한정되는 것은 아니고 무선전화기, 항공기의 유도에 이용하는 무선, 더 나아가서는 선박용 무선 등의 각종 이동체 통신장치에 널리 적용할 수 있다. 본 발명은 적어도 증폭기의 선형특성을 향상시켜서 유효한 조건의 것에 널리 적용할 수 있다.In the above description, the invention made mainly by the present inventors has been described in the case where the invention is applied to an automobile telephone or a mobile phone in a cellular telephone system which is the background of use, but the present invention is not limited thereto. The present invention can be widely applied to various mobile communication devices such as a radio used for induction of radio waves, and also a radio for ships. The present invention can be widely applied to at least effective conditions by improving at least the linear characteristics of the amplifier.
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